水文氣象交叉學科人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實踐研究

王琳 渠姍 王潔 王健健 于志國

摘要：在全球變暖與高強度人類活動影響下，水文氣象災害加劇，水利行業(yè)監(jiān)管難度增大，亟需加強水文、氣象學科的交叉融合。在強化水利學科、氣象學科設的同時，培養(yǎng)掌握先進信息技術(shù)、具有水利和氣象交叉背景的高層次工程技術(shù)與管理人才尤為重要。本文從水文氣象學科設置的必要性、人才需求分析、特色與優(yōu)勢、行業(yè)銜接、人才培養(yǎng)及特色思想政治教育狀況等進行探討。

關(guān)鍵詞：水文氣象學? 交叉學科? 人才培養(yǎng)? 行業(yè)銜接

中圖分類號：P339? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：Under the influence of global warming and high-intensity human activities， not only hydrometeorological disasters have intensified but also the supervision of the water conservancy industry has become more difficult. As such， it is urgent to strengthen the disciplinary cross connection between hydrology and meteorology. While strengthening the construction of these two disciplines， it is particularly important to cultivate high-level engineering and management talents with advanced information technology and a background in hydrology and meteorology. This paper discusses the necessity of the establishment of hydrometeorological disciplines， the demand for talents， the training of talents connected with characteristic and superior industries ， the status of characteristic ideological and political education.

Key Words：Hydrometeorology;Interdisciplinary;Talent cultivation;Industry convergence

水文氣象學是氣象學的一個分支，也是水文學的重要組成部分[1]。水文氣象學利用氣象學和水文學的基本原理和方法，研究大氣、海洋、陸地之間水分和能量轉(zhuǎn)換與循環(huán)，它連接大氣科學、水文科學、海洋科學以及生態(tài)科學，共同構(gòu)成一個完整的地球系統(tǒng)水循環(huán)的交叉科學體系。通過深入理解水分在氣候系統(tǒng)各圈層中的運動規(guī)律，研究水文氣象過程與生態(tài)系統(tǒng)的相互影響機制，為陸面生態(tài)水文過程模擬和預報提供理論依據(jù)，進而服務于水資源管理和水利工程、河流水治理和生態(tài)文明建設[2]。水文氣象學科目前仍處于探索發(fā)展階段，該文就水文氣象交叉學科培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實踐進行探討。

1? ?水文氣象學科設置的必要性

水文氣象學是一門以氣象學和水文學理論和方法為基礎、以水文工程應用為導向的新興學科[3]。它連接水文科學、大氣科學和海洋科學，共同構(gòu)成一個完整的地球系統(tǒng)水循環(huán)的交叉科學體系。它是一個寬口徑、覆蓋面廣的領域。

一方面，水文學的良性發(fā)展離不開氣象學的大力支撐，比如：水文預報需要借助數(shù)值天氣預報模式來延長預報時效，并在集合預報技術(shù)的支持下，提高預報精度、完善預報性能。對于突發(fā)性的短歷時山洪泥石流災害事件，借助衛(wèi)星和天氣雷達來對其進行預警[4]。利用數(shù)值天氣預報的結(jié)果來驅(qū)動水文模型進行水文預報，延長預報期;同時將水文模擬和預報的結(jié)果通過陸面過程模式返回到大氣模式中，對大氣的變量進行調(diào)整，實現(xiàn)陸氣相互作用和改進[5]。另一方面，以大氣科學為平臺發(fā)展的水文學可以完善大氣科學的學科體系，服務于氣象領域，開創(chuàng)我國氣象技術(shù)發(fā)展的新局面。比如：基于水文學理論和技術(shù)，來發(fā)展準確的水文氣象集合預報模型，即氣象與水文耦合模擬系統(tǒng)的研制和集合預報的理論與方法等[6]。此外，為適應新時期水利行業(yè)重心轉(zhuǎn)型，國家強調(diào)水利監(jiān)督、管理，掌握先進信息技術(shù)的水利現(xiàn)代化人才需求增加;且適應變化環(huán)境下水文氣象防災減災需要：水利與氣象亟需交叉互補，大力培養(yǎng)具有扎實水文氣象知識、掌握最新防洪設計及防災減災等有關(guān)領域的水文氣象復合型高級專業(yè)技術(shù)人才。

國內(nèi)代表性水利學科人才培養(yǎng)、就業(yè)情況現(xiàn)狀：以江蘇省為例，江蘇省內(nèi)擁有水利工程學位點共有5所，側(cè)重傳統(tǒng)水利工程（河海大學）、農(nóng)業(yè)水利工程（揚州大學、江蘇科技大學）、地下水工程（中國礦業(yè)大學）等，各自具有特色培養(yǎng)方向，人才培養(yǎng)總規(guī)模約360人/年，遠不足以支撐江蘇水利現(xiàn)代化要求。碩士平均就業(yè)率98%左右，主要從事于水文水利、農(nóng)業(yè)水利、地質(zhì)地下水等行業(yè)，但目前具有水文氣象、水利信息化多學科交叉融合特色的水利工程學科人才培養(yǎng)較為薄弱[7]。目前僅有南京信息工程大學依托大氣科學與信息科學學科優(yōu)勢，重點培養(yǎng)具有氣象、信息特色的復合型水利工程人才，由上可見，水文氣象領域的高級人才需求較大。

2? 水文氣象行業(yè)人才需求分析

近年來，在習近平主席“十六字”治水方針的指引下，水利行業(yè)發(fā)展重心由水利“工程建設”轉(zhuǎn)到工程“補短板”、行業(yè)“強監(jiān)管”;《國家“十三五”規(guī)劃》也提出了要完善江河綜合防洪減災體系的目標，具體來說，就是要加強中小河流治理、山洪災害防治、病險水庫水閘除險加固、加強氣象水文監(jiān)測預報，提高防洪減災水平。由此可見，從國家到地方、從水利水電部門、氣象部門到核電部門，都特別強調(diào)“強化水文氣象和水利科技支撐” “為建立健全水文氣象技術(shù)標準、促進國家防災減災這個大目標服務”。目前適應水利現(xiàn)代化發(fā)展的人才缺口近10萬人，水利部《新時代水利人才發(fā)展創(chuàng)新行動方案（2019—2021）》也指出人才培養(yǎng)重心要向以重大問題為導向、服務行業(yè)和地方發(fā)展的復合應用創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變。

江蘇通江達海，水網(wǎng)密布，水旱災害頻發(fā)，新時代治水方式將以系統(tǒng)治水為導向、生態(tài)河湖行動為抓手[8]。但近幾年，隨著水利行業(yè)的不斷發(fā)展，水利的功能逐漸拓展開來，其涉及的領域也在不斷擴大，對水利人才的層次、類型以及內(nèi)涵等需求也在發(fā)生著變化，特別是在大型水電工程和核電站建設的防洪設計及近年來頻繁發(fā)生的山洪泥石流災害、城市內(nèi)澇等領域，對水文氣象復合型人才需求尤為強勁迫切，而高層次創(chuàng)新人才不足、基層專業(yè)技術(shù)人才匱乏，并且在全球變暖與高強度人類活動影響下，水文氣象災害加劇，水利行業(yè)監(jiān)管難度增大，亟需加強學科交叉融合，在強化水利學科、氣象學科建設的同時，培養(yǎng)更符合現(xiàn)代水利、氣象發(fā)展需要的、掌握先進信息技術(shù)、具有水利和氣象交叉背景的高層次工程技術(shù)與管理人才。

3水文氣象人才培養(yǎng)及思想政治教育狀況

水文氣象是水文學與氣象學交叉融匯的一門學科，而交叉學科是優(yōu)勢學科的發(fā)展點，科技上的許多重大突破都是多學科的合作與碰撞帶來的，因此發(fā)展交叉學科、培養(yǎng)新人才是非常有必要的[9]。但交叉學科并不是多門學科內(nèi)容簡單拼湊堆積起來的，而是經(jīng)過有機融合與滲透后，逐步形成的一門新的綜合理論。作為國內(nèi)第一家培養(yǎng)水文氣象學科復合型人才的學校，我校在學科設置和人才培養(yǎng)上充分發(fā)揮創(chuàng)新精神，解放思想，大膽革新，努力解決新學科和交叉學科面臨的雙重困難。立足培養(yǎng)系統(tǒng)掌握水文氣象基礎理論、基本知識和應用技能的專門人才，著力打造基礎實、能力強、素質(zhì)高、具有國際化視野的創(chuàng)新型水文氣象人才。

水文氣象學科參考國內(nèi)外有關(guān)高校人才培養(yǎng)計劃，并以水文氣象學學科的人才需求、就業(yè)情況等為依據(jù)，分析水文氣象學科教學模式和配套課程體系，提出其人才培養(yǎng)方案和實施措施，積極探索多樣化培養(yǎng)模式，注重理論與應用結(jié)合，努力發(fā)揮特長、辦出特色。南京信息工程大學近五年培養(yǎng)本科生289名，研究生145名，本科生升學率持續(xù)約40%，高質(zhì)量就業(yè)率約98.5%。在水利、氣象交叉領域深受好評，很多畢業(yè)生在行業(yè)部門掌握涉獵水文兼氣象內(nèi)容，成為既能勝單一崗位，又能夠適應多個崗位的會監(jiān)測、能分析、敢預警的高質(zhì)量人才。同時踐行立德樹人，鼓勵學生積極參加西部計劃支教團，依托大氣海洋綜合觀測科普教育基地，引導學生熱愛水利、氣象事業(yè)，主動到艱苦地區(qū)就業(yè)。

4? ?水文氣象學科人才培養(yǎng)課程體系探討

水文氣象人才培養(yǎng)課程體系，首先，樹立核心課程的標桿性，深度梳理課程體系，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。比如：將大氣科學的主干課程《天氣學原理》《動力氣象》《大氣科學概論》等與水文科學的主干課程《水文學原理》《水文預報》《水文統(tǒng)計與水文水利計算》等視為主要參考對象，在此基礎上融會貫通，開設新的課程，通過對課程體系調(diào)整，使知識點更加層次化和科學化，最終達到夯實學生基本知識技能目的。其次，以國家發(fā)展面臨的重大技術(shù)問題為出發(fā)點，以學?？蒲辛咙c為依托，大膽設置創(chuàng)新性和實用型的課程[10]。水文氣象學科作為工科和理科的交叉學科，其課程設置應突出特色，更具針對性，例如：針對水文氣象學科開設了《普通水文氣象學》《山洪泥石流預警預報》和《洪水預報與雷達降雨的耦合應用》等課程。而后，認真探討學生培養(yǎng)模式，注重學生培養(yǎng)的個性發(fā)展[11]。交叉學科的突出特點就是創(chuàng)新性，在學生的培養(yǎng)和課程設置上需要大膽改革和創(chuàng)新，注重學生的個性發(fā)展，重視興趣的培養(yǎng)。

5南京信息工程大學水文氣象學科歷史沿革、特色與優(yōu)勢

該校自1960年開始培養(yǎng)水文氣象防災減災人才，2009年成立我國首個應用水文氣象研究院，依托大氣科學與信息科學學科優(yōu)勢，在氣象、信息特色的水利工程研究方面走在國內(nèi)前列[12]。該校擁有一流工程實踐平臺：氣象災害教育部重點實驗室、江蘇省地理大數(shù)據(jù)智能應用工程研究中心等10個省部級教學科研平臺，并與中國水科院、南京水科院等12個單位建立了工程實踐基地。

該學科注重氣象學和水文學內(nèi)涵式結(jié)合，以理論指導實踐，以需求引導創(chuàng)新，凝練了水文氣象及水旱災害預警、水文氣候及全球變化應對、生態(tài)水文及水利工程管理等學科方向[13]。其中，水文氣象方向的研究領域為水文氣象災害防治、水文氣象監(jiān)測技術(shù)，其依托氣象災害教育部重點實驗室、未來地球計劃中國委員會“災害風險管理研究院”、大氣科學與氣象信息虛擬仿真實驗教學中心，利用高頂尖水文氣象監(jiān)測技術(shù)，開展短臨降雨預報、水文氣象集合預報、工程防洪、水文氣象災害防治等方面的應用研究，開發(fā)的防洪設計標準等成果被作為美國的國家標準，獲得青海省、江蘇省科學技術(shù)獎2項，中國氣象學會大氣科學基礎研究成果獎2項;水利信息化與智慧水利方向的研究領域為水利信息化、人工智能與智慧水利，依托江蘇長三角智慧水務研究院、江蘇省地理大數(shù)據(jù)智能應用工程研究中心、軟件工程與信息服務省級實踐教育中心、省級物聯(lián)網(wǎng)工程實踐教育中心，擁有4個教學科研實踐基地，以水利信息化、AI為核心，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，開展水信息智慧管理、水利系統(tǒng)化建設及應用。有省部級以上人才3名，孵化南京市新型研發(fā)機構(gòu)1個，研發(fā)的高分辨率陸面水文模型在氣象、水利行業(yè)應用效果較好;生態(tài)水利方向的研究領域為生態(tài)水文學、水利工程生態(tài)效應、生態(tài)系統(tǒng)修復，其依托江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室、工程實踐教學中心，擁有教育部“陸地碳水循環(huán)與氣候變化”科技創(chuàng)新團隊、江蘇省“人類活動的環(huán)境效應”雙創(chuàng)引進團隊，已建成以中國科學院院士領銜的研究團隊，提出水利工程生態(tài)效應的評估和預測體系，建立生態(tài)系統(tǒng)修復和重建的技術(shù)和工程方案，開發(fā)的湖沼生態(tài)修復技術(shù)在國內(nèi)得到廣泛認可。

6水文氣象人才的行業(yè)銜接

水文氣象學科屬于交叉學科，目前仍在不斷發(fā)展，需要借鑒水利科學、大氣科學以及其他地球科學的經(jīng)典方法，融會貫通，因此學校與水利、氣象、工信部門聯(lián)合成立教學指導委員會制定復合型人才培養(yǎng)方案[14]。

順應全球氣候變化和智慧水利大背景，我校著重培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和個人能力，并重視在實踐中的應用，鼓勵學生積極參與實踐活動、開展創(chuàng)新學習[15]。我們一直以來都奉行“以學生為中心，以就業(yè)為導向”的方針，一方面建立雙導師制，構(gòu)建專任和行業(yè)教師聯(lián)合團隊，理論實踐同步培養(yǎng)，并及時了解、解決學生所遇到的問題，加強在學習方法上的指導和日常生活上的關(guān)心，為實現(xiàn)高質(zhì)量就業(yè)打下基礎[16]。另一方面，強調(diào)開放式的辦學理念，且鼓勵學生多接觸社會，利用學校的優(yōu)惠政策，自主創(chuàng)業(yè)，為將來就業(yè)找準方向。此外，我們還加強校地合作，共建實踐基地智慧水務研究院，產(chǎn)教融合，為培養(yǎng)復合型水利應用人才提供保障。

7水文氣象學科發(fā)展存在的不足

水文氣象復合人才培養(yǎng)規(guī)模不足：氣候變化背景下，江河洪水、山洪、內(nèi)澇、干旱等水文氣象災害加劇，對災害防治人才需求存在較大缺口。該校在水文氣象人才培養(yǎng)方面有較好經(jīng)驗但培養(yǎng)規(guī)模不足，需拓展山洪泥石流、城市內(nèi)澇、驟旱等水旱災害智能監(jiān)測預警領域的技術(shù)研發(fā)，以科研帶動水利人才培養(yǎng)，進一步擴大氣象、信息特色的水利工程復合型人才的培養(yǎng)規(guī)模。

水利行業(yè)人才產(chǎn)教融合不足：新時代我國水利行業(yè)發(fā)展迅速，目前的水利人才培養(yǎng)不能滿足水利現(xiàn)代化、水利信息化對人才的需求。該校在已有教學科研實踐基地基礎上，需要進一步提高產(chǎn)教融合水平，加強水利行業(yè)人才實踐能力的培養(yǎng)，提高解決實際水利問題的能力。

8結(jié)語

水文氣象學科的建立，抓住了當前水文學和氣象學發(fā)展相結(jié)合的關(guān)鍵問題。建立一個科學完整的水文氣象學科是一項復雜的系統(tǒng)工程，但對于解決我國頻發(fā)的干旱和洪澇災害具有重大作用。我們應該及時分析我國經(jīng)濟社會概況以及現(xiàn)代水利發(fā)展對于人才的規(guī)模、專業(yè)、結(jié)構(gòu)的具體需求，結(jié)合自身優(yōu)勢，調(diào)整人才培養(yǎng)目標，逐步完善課程體系，培養(yǎng)多層次、多類型的創(chuàng)新綜合型人才。

參考文獻

[1]柳崇健.水文氣象學及其應用[J].新疆氣象，1995（6）：1-4.

[2]彭濤，沈鐵元，高玉芳，等.流域水文氣象耦合的洪水預報研究及應用進展[J].氣象科技進展，2014，4（2）：52-58.

[3]克里斯塔·彼得斯-利達德， FAISAL， HOSSAIN，等. 第25章 水文學100年進步[J]. 氣象科技進展，2019，9（S1）：370-381.

[4]崔講學，王俊，田剛，等.我國流域水文氣象業(yè)務進展回顧與展望[J].氣象科技進展，2018，8（4）：52-58.

[5]彭濤，張利平，沈鐵元，等.現(xiàn)代水文氣象預報技術(shù)研究進展[J].人民黃河，2010，32（9）：29-32.

[6]趙琳娜，包紅軍，田付友，等.水文氣象研究進展[J].氣象，2012，38（2）：147-154.

[7]中國水利教育協(xié)會.水利高校如何培養(yǎng)適應現(xiàn)代水利需要的人才[J].中國水利，2009（16）：1-4.

[8]林炳章，邵月紅，閆桂霞，等. 水文氣象促進工程水文計算核心課題研究的發(fā)展[C]//水利部水文局、國際水文計劃（IHP）中國國家委員會、國際水文科學協(xié)會（IAHS）中國國家委員會、中國水利學會水文專業(yè)委員會.中國水文科技新發(fā)展——2012中國水文學術(shù)討論會論文集.北京：中國水利學會水文專業(yè)委員會，2012：14.

[9]彭敏.地方高校交叉學科建設的個案研究[D].曲阜：曲阜師范大學，2020.

[10]邵月紅，胡穎文，張小娜，等.水文氣象學實踐教學體系的構(gòu)建與管理[J].文教資料，2013（14）：162-164.

[11]尹義星.普通水文氣象學課程探究式教學模式探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2013，41（27）：11230-11231.

[12]張小娜.水文氣象專業(yè)設置初探[J].教育教學論壇，2013（37）：134-136.

[13]鄧鵬.水文氣象學專業(yè)建設難點探討[J].文教資料，2015（16）：157-159.

[14]于靜.高水平行業(yè)特色大學一流學科群建設制約因素與推進策略研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2020.

[15]胡帥，劉磊，劉西川，等.《氣象水文觀測資料處理方法》課程教學中的一些思考[J].科教導刊-電子版，2020（10）：180，182.

[16]魏玲娜，寧瑋，葛慧.“水文測驗”課程建設存在的問題及應對[J].新課程研究，2018（11）：49-51.